CN111139784A - 湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,在湖泊入湖口处的前端设有生态石笼坝、末端设有截流坝;在生态石笼坝、截流坝以及湖泊入湖口两岸围成的区域为净化人工湿地;所述净化人工湿地内建设有连接生态石笼坝和截流坝的混泥土隔水墙,所述混泥土隔水墙将所述净化人工湿地分为行洪模块和水处理模块;所述行洪模块包括初步对水中杂质除杂的污水滞留区以及排洪的行洪渠;所述水处理模块包括高效藻类塘、生物净化池以及表流式人工湿地。本发明依照湖泊入湖口的具体地形,在原位土壤、石层上改造构建,施工简单,节约土地资源。其的优点在于,可对入湖口的污水进行过滤、强化滞留净化。

Description

湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统
技术领域
本发明属于人工湿地技术领域,特别涉及湖泊入湖口的一种点源污染强化滞留净化人工湿地系统。
技术背景
近年来,大量固体垃圾、受污水体因为处理不当而流入湖泊,造成了湖泊水质恶化、水体自净能力下降等现象,严重影响城市景观和湖泊周边的生态系统。特别是降雨时,由于湖泊入口处缺乏前期雨水处理设施致使各种受污染水体、固体垃圾等随着雨水流入湖泊内,引起湖泊水体中氮磷有机物质和各种营养盐大量积累,湖泊生态系统因此失衡甚至崩溃。人工湿地是由人工建造、控制运行的与沼泽自然湿地类似的构筑物或设施,其治理污水的基本原理是将污水均匀配到人工建造的湿地上,污水沿着一定方向流动的过程中,主要利用土壤、人工介质、植物和微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水进行净化处理的一种技术。人工湿地的建立不但可以起到湖泊水体的净化效果,同时也可以增加湖泊的景观效应。现有的人工湿地包括建造在岸上的异位人工湿地系和直接建造在河湖中的原位人工湿地系统,原位人工湿地系统具有节约土地资源、施工较为简单的优点。但目前的原位人工湿地系统大多没有对引进的水体进行过滤,导致水体中夹带的较大木制品、有机碎屑和塑料等固体垃圾直接进入已建成的人工湿地系统,对人工湿地系统造成了堵塞、破坏等影响,从而增加了人工湿地系统的运营维护的费用。
专利号为CN201410579409.3提出了一种用于景观水体与河道整治的强化预处理防堵塞的人工湿地,其特征是在人工湿地前设置格栅池,格栅池内的格栅将格栅池分为格栅池进水口和格栅池出水口两个腔体,水体由格栅池进水口经格栅过滤进入格栅池出水口再流入酸化池人工湿地进行处理。其可对水体进行较好的过滤酸化除去有机物等处理。但这种设计仅适用于水量水流较小的水域,在水量水流较大的水域运用时则会造成进水口格栅池大量固体物质堆积而影响进水的问题,进而影响人工湿地对水体的处理效率;另外,现有的人工湿地系统应对降雨引起的水量急剧增长的措施较为欠缺,经常出现建成的人工湿地系统受洪水冲击而毁坏的情况。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,针对上述提出的现有人工湿地系统存在的不足,本发明提供了湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,建造于湖泊的入湖口处,在原有的土壤、石层上进行改造施工,可实现平水时期对进入湖泊的水体进行强化滞留净化,及多水时期的紧急排洪并初步处理,从而达到调节湖泊水质水量,增强湖泊生态调节能力的目的。
本发明是通过如下技术方案实现的,湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:在湖泊入湖口处的前端设有生态石笼坝(1)、末端设有截流坝;在生态石笼坝、截流坝以及湖泊入湖口两岸围成的区域为净化人工湿地;
所述净化人工湿地内建设有连接生态石笼坝和截流坝的混泥土隔水墙,所述混泥土隔水墙将所述净化人工湿地分为行洪模块和水处理模块;
所述行洪模块包括初步对水中杂质除杂的污水滞留区以及排洪的行洪渠;
所述水处理模块包括高效藻类塘、生物净化池以及表流式人工湿地。
作为本发明所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统的优选方案:所述行洪模块面积占整个所述净化人工湿地区域面积的1/3,水处理模块为面积占整个所述净化人工湿地区域面积的2/3;所述截流坝延伸至湖岸边6.0-12.0m。
作为本发明所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统的优选方案:所述生态石笼坝是由金属石笼网将碎石、装满建筑混泥土的土工袋包裹围成,所述生态石笼坝内部存有间隙,其内部还设有用于清理淤泥泵压冲刷装置的冲刷管。
作为本发明所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统的优选方案:所述截流坝在靠近行洪模块一侧设有溢流口,在所述溢流口出水端下方铺设有石砾床;
所述石砾床为厚度0.3—0.6m的鹅卵石层,且鹅卵石直径20mm-80mm。
作为本发明所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统的优选方案:所述高效藻类塘,其深度为0.6-1.2m,该高效藻类塘底部下方铺设0.3m不透水层,池内种植能吸收氮磷有机质的植物;
所述生物净化池,其深度为0.6-1.2m,该生物净化池底部下方铺设一层厚0.3m的鹅卵石层,在所述鹅卵石层上方铺设一层厚0.4m的泥砂层;
所述表流式人工湿地,其深度为0.6-1.5m,该表流式人工湿地底部下方自下而上依次铺设0.2m不透水层、0.4m钢渣石砾混合层、0.4m沸石陶粒钢渣混合层以及0.4m土壤层。
作为本发明所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统的优选方案:所述钢渣石砾混合层,是指钢渣和石砾按任意质量比混合而成;
所述沸石陶粒钢渣混合层,是指沸石、陶粒和钢渣按任意质量比混合而成。
作为本发明所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统的优选方案:所述钢渣石砾混合层,是指钢渣和石砾按质量比1:1混合而成;
所述沸石陶粒钢渣混合层,是指沸石、陶粒和钢渣按质量比1:1:1混合而成。
本发明与现有技术的不同之处在于:该净化人工湿地,设置了生态石笼坝用于过滤水体中的较大的固体悬物,防止固体悬浮物对人工湿地系统造成堵塞、毁坏而影响其功能,降低运营维护的费用;划分为行洪模块和水处理模块,既可对污水进行拦截强化滞留净化,又可以保证多水时期的正常行洪及污水的初步处理;设置了行洪渠,可供因降雨引起的紧急状况使用,及时将洪水引入湖泊中,增强了人工湿地系统的抗破坏力。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是行洪模块剖面图;
图3是水处理模块剖面图;
图4是生态石笼坝剖面图;
需要说明的是,上述图1中虚线箭头表示水体流动的方向。
图中:1-生态石笼坝;2-污水滞留区;3-行洪渠;4-截流坝;41-溢流口;5-石砾床;6-高效藻类塘;61-泥砂层;62-鹅卵石层;7-生物净化池;8-表流式人工湿地;81-土壤层;82-沸石陶粒钢渣混合层;83钢渣砾石混合层;84-水体层;85-水层;9-混泥土隔水墙;10-不透水层;11-泵压冲刷装置;12-土工袋;13-石笼网。
具体实施方案
以下是发明人结合附图对本发明所作的进一步说明,需要指出的是,文中所述的尺寸仅作为参考具体尺寸需要按照实际情况进行设定。
实施例1
参照图1、图2、图3和图4,湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,在湖泊入湖口处的前端设有生态石笼坝1、末端设有截流坝4;在生态石笼坝1、截流坝4以及湖泊入湖口两岸围成的区域为净化人工湿地;
所述净化人工湿地内建设有连接生态石笼坝1和截流坝4的混泥土隔水墙9,所述混泥土隔水墙9将所述净化人工湿地分为行洪模块和水处理模块;
所述行洪模块包括初步对水中杂质除杂的污水滞留区2以及排洪的行洪渠3;
所述水处理模块包括高效藻类塘6、生物净化池7以及表流式人工湿地8。
所述行洪模块面积占整个所述净化人工湿地区域面积的1/3,水处理模块为面积占整个所述净化人工湿地区域面积的2/3;所述截流坝1延伸至湖岸边6.0-12.0m。
所述生态石笼坝1是由金属石笼网13将碎石、装满建筑混泥土的土工袋12包裹围成,所述生态石笼坝1内部存有间隙,其内部还设有用于清理淤泥泵压冲刷装置的冲刷管11。
所述截流坝4在靠近行洪模块一侧设有溢流口41,在所述溢流口41出水端下方铺设有石砾床5;
所述石砾床5为厚度0.3—0.6m的鹅卵石层,且鹅卵石直径20mm-80mm。
所述高效藻类塘6,其深度为0.6-1.2m,该高效藻类塘6底部下方铺设0.3m不透水层,池内种植能吸收氮磷有机质的植物;
所述生物净化池7,其深度为0.6-1.2m,该生物净化池7底部下方铺设一层厚0.3m的鹅卵石层72,在所述鹅卵石层72上方铺设一层厚0.4m的泥砂层71;
所述表流式人工湿地8,其深度为0.6-1.5m,该表流式人工湿地8底部下方自下而上依次铺设0.2m不透水层、0.4m钢渣石砾混合层、0.4m沸石陶粒钢渣混合层以及0.4m土壤层。
所述钢渣石砾混合层,是指钢渣和石砾按任意质量比混合而成;
所述沸石陶粒钢渣混合层,是指沸石、陶粒和钢渣按任意质量比混合而成。
更进一步优化的,所述钢渣石砾混合层,是指钢渣和石砾按质量比1:1混合而成;所述沸石陶粒钢渣混合层,是指沸石、陶粒和钢渣按质量比1:1:1混合而成。
本发明在具体实施中,所述高效藻类塘6是传统稳定塘的一种改进形式,它通过强化利用丽藻、凤眼莲、菱等藻类的增值来产生有利于微生物生长和繁殖的环境,形成紧密的藻-菌共生系统,同时创造一定的物化条件,达到对有机碳、病原体,尤其是氮和磷等污染物的有效去除。因此,可高效去除污水中的氮磷有机质。该高效藻类塘6内种植金鱼藻、凤眼莲等以吸附氮磷有机质;所述生物净化池7内放养鲢鳙、螺蛳等水产并种植轮叶黑藻、浮萍等水草,形成水生系统,加强对有机质和重金属的吸收转化;所述表流式人工湿地8种植菖蒲、美人蕉、水葱、茭白等水生植物,对水体进一步净化。
依照以上方法构建净化人工湿地的效果如下:
雨量、水量较小的平水时期,行洪模块的主要作用是对水体进行拦截和滞留;水处理模块的主要作用则对水体进行净化处理。如图1、图2和图3所示,水体由生态石笼坝2进入系统,生态石笼坝1过滤水体中的较大木制品、有机碎屑和塑料等固体垃圾后,水体分别均匀地分配到行洪模块和水处理模块,行洪模块和水处理模块对水体进一步处理。图2是行洪模块的侧立剖面图,如图所示,水体经生态石笼坝1进入污水滞留区2。图3是水处理模块的侧立剖面图,如图所示,经生态石笼坝1过滤后的水体会依次经过高效藻类塘6、生物净化池7和表流式人工湿地8净化处理后流入湖泊。
雨量、水量较大的多水时期,行洪模块的主要作用是对急剧变化的水流水量进行调节和对水体进行简单的初步处理;水处理模块的主要作用则是对水体进行净化处理。如图2、图3所示,水处理模块对水体净化处理的方式与平水时期的相同,行洪模块内的水体则会流入行洪渠3、经截流坝4上的溢流口41流向石砾床5进行初步的处理,除去水体中的细小颗粒和有机物碎屑后进入湖泊。

Claims (7)

1.湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:在湖泊入湖口处的前端设有生态石笼坝(1)、末端设有截流坝(4);在生态石笼坝(1)、截流坝(4)以及湖泊入湖口两岸围成的区域为净化人工湿地;
所述净化人工湿地内建设有连接生态石笼坝(1)和截流坝(4)的混泥土隔水墙(9),所述混泥土隔水墙(9)将所述净化人工湿地分为行洪模块和水处理模块;
所述行洪模块包括初步对水中杂质除杂的污水滞留区(2)以及排洪的行洪渠(3);
所述水处理模块包括高效藻类塘(6)、生物净化池(7)以及表流式人工湿地(8)。
2.根据权利要求1所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:所述行洪模块面积占整个所述净化人工湿地区域面积的1/3,水处理模块为面积占整个所述净化人工湿地区域面积的2/3;所述截流坝(1)延伸至湖岸边6.0-12.0m。
3.根据权利要求1所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:所述生态石笼坝(1)是由金属石笼网(13)将碎石、装满建筑混泥土的土工袋(12)包裹围成,所述生态石笼坝(1)内部存有间隙,其内部还设有用于清理淤泥泵压冲刷装置的冲刷管(11)。
4.根据权利要求1所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:所述截流坝(4)在靠近行洪模块一侧设有溢流口(41),在所述溢流口(41)出水端下方铺设有石砾床(5);
所述石砾床(5)为厚度0.3—0.6m的鹅卵石层,且鹅卵石直径20mm-80mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:
所述高效藻类塘(6),其深度为0.6-1.2m,该高效藻类塘(6)底部下方铺设0.3m不透水层,池内种植能吸收氮磷有机质的植物;
所述生物净化池(7),其深度为0.6-1.2m,该生物净化池(7)底部下方铺设一层厚0.3m的鹅卵石层(72),在所述鹅卵石层(72)上方铺设一层厚0.4m的泥砂层(71);
所述表流式人工湿地(8),其深度为0.6-1.5m,该表流式人工湿地(8)底部下方自下而上依次铺设0.2m不透水层、0.4m钢渣石砾混合层、0.4m沸石陶粒钢渣混合层以及0.4m土壤层。
6.根据权利要求5所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:
所述钢渣石砾混合层,是指钢渣和石砾按任意质量比混合而成;
所述沸石陶粒钢渣混合层,是指沸石、陶粒和钢渣按任意质量比混合而成。
7.根据权利要求6所述的湖泊入湖口点源污染强化滞留净化人工湿地系统,其特征在于:
所述钢渣石砾混合层,是指钢渣和石砾按质量比1:1混合而成;
所述沸石陶粒钢渣混合层,是指沸石、陶粒和钢渣按质量比1:1:1混合而成。
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